太陽能干化污泥技術及案例分析

錢　兵　肖　燕　李　軍　韓　丹

（中國天楹股份有限公司江蘇南通226600）

太陽能干化污泥技術及案例分析

錢兵肖燕李軍韓丹

（中國天楹股份有限公司江蘇南通226600）

介紹了國內外污泥干化技術現狀，并對現有污泥干化技術進行了比較。結合各污泥干化技術的特點、污泥干化特性作了詳細分析。最后以某市太陽能干化污泥項目為例，講述太陽能干化室對污泥干化過程，敘述了項目的建設規模、工藝流程、運行結果等方面內容。

污泥干化；污泥干化特性；太陽能干化室

目前，對于污泥的處理，最理想的目標就是使盡量多的污泥作為原料得到重復利用。任何工業過程都沒有真正的污染物和廢棄物，只有放錯地方的資源，對于污泥，影響其資源化利用的主要物質就是其中的水分，因此，污泥去除水后，可以使其得到最大限度的利用[1]。污泥干化后，減量化明顯，同時污泥中的細菌和病原體能夠得到有效的去除，使其符合污泥處理和利用的相關標準。因此污泥干化具有一定的經濟效益，可改善污泥產品的運輸，儲存性能，使其更容易被社會接納[2]。

1　國內外污泥干化技術現狀

1.1國外污泥干化技術的發展動態

上世紀40年代，日本和歐美發達國家就開始研發專用的污泥干化器[3]，取得一定成果。進入80年代末期，污泥干化技術得到很快推廣。上世紀80年代初，歐盟國家只有個別的污水處理廠進行污泥干化，但到1994年底已有上百家專業的污泥干化處理廠。在接下來的10年里，歐洲干化的污泥量將翻番。英國在2001年7月，頒布了《HSE847/9污泥干燥廠的健康和安全控制》，這是第一個與污泥熱干化處理廠設計、運行、管理密切相關的標準，目前英國全國污泥干化處理量占污泥總產量的30%。在北美，污泥熱干化也有很大的市場，平均年增長率高達7%～10%（同期污泥產量的增加率約為1.5%）。目前在紐約、密爾沃基、波士頓等地都有大型污泥加熱干化工廠[4]。

1.2國內污泥干化技術的研究進展

和國外相比，國內污泥處理處置技術起步較晚。隨著環境工程學科進步和人們認識的提高，國內開始對污泥干化引起重視。中國的污泥處置必須尋求適合國情的科學途徑[5]。國內很多大型經濟發達城市，例如深圳、上海、北京、天津、廣州等，土地資源緊缺，污泥的產量很大，污泥干化技術有一定的推廣價值。一些發達城市建立的大型污水處理廠開始引進國外的污泥干化和焚燒技術及設備[6]。

2　污泥干化技術方法

目前主要的干化工藝有：太陽能干化技術、離心干化技術、間接式多盤式干化技術、流化床污泥干化技術及相關干化設備（間接加熱轉鼓干化技術、直接加熱轉鼓干化技術、閃蒸式干燥器等技術）。其特點見表1。

表1　各污泥干化技術特點

（1）太陽能干化污泥技術種污泥進料含水率較廣最大80%，而且太陽能干化技術較為環保，但受占地面積、光照等因素的限制，需要設置備用熱源，比如熱泵、地熱、熱片等其它附屬熱源。

（2）循環流化床與干化設備干化污泥會產生的熱氣，不僅會造成能源的浪費，而且環境的二次污染。因此需要設置廢氣凈化裝置。

3　污泥干化特性

污泥在干化過程中，污泥的性狀得到很大程度上的改變，并且利用價值也大大提高，表2顯示污泥含水率與流動性、植物養分含量、熱值之間的關系[7]。

表2　污泥含水率特性

可以看出，隨著污泥含水率的降低，污泥的體積與重量大幅度的降低，而且污泥中的營養成分還能得以保持，污泥最終形成相對熱值較高的顆粒物質，從而循環利用。當污泥含水率在50%以下時，已形成顆粒物質，便于后續的貯存及運輸。

4　案例分析

4.1項目情況

現以某市太陽能干化污泥項目為例作介紹。本項目污泥日處理規模125t/d（含水率60%），主要面向該市的生活污水處理廠污泥。設備投資約2000萬，工程投資約750萬元，總投資2750萬元。該項目總占地面積共1200m2(其中污泥堆積厚度為20mm)。項目建成后可完全實現對服務區域內的城市污泥進行無害化處理和資源化再利用。

4.2工藝圖解

項目主要內容為含水率60%的污泥，在太陽能干化室中，經太陽能干化至含水率30%左右，每天有50t的蒸發水汽產生。污泥體積可以縮小50%以上，減容后的污泥可以直接作為熱電廠的燃料，或者作為垃圾處理廠的覆蓋土，還可以制成有機肥或陶粒，實現污泥減量化、無害化、資源化。

干化室的熱源來自三方面，一是太陽能提供的熱水系統，二是熱泵回收循環水中熱量后提供的90℃～95℃熱水，輸送至地暖，三是暖風機提供的高溫射流熱風。建筑面積主體的四周都安裝中空鋼化玻璃外墻，陽光可通過玻璃對干化室加熱（太陽能溫室技術），干化室主體內安裝污泥干化床，干化室主體的頂部安裝太陽能集熱裝置。太陽能集熱裝置上安裝太陽能供液管和太陽能回液管，太陽能供液管和太陽能回液管分別熱盤管連接。盤管通過以下排列，形成地熱對污泥底部進行加熱。

4.3工況介紹

進泥段：污泥（含水率）通過帶式輸送機輸送到太陽能干化室中的污泥攤曬機上。其中進入干化室的污泥需要經破碎機破碎，而且污泥含水率控制在60%以下，保證污泥一定的可塑性，更易于污泥的干化。再通過污泥攤曬裝置將污泥均勻攤曬在干化室內。

干化段：干化室場地內需設置成密閉、微負壓、透光的太陽能干化室，場內濕空氣由抽濕風機排出。太陽能干化室是利用太陽能等其他熱源確保干化室室內溫度維持在40℃～50℃，干化室內設置多個熱源是確保污泥干化過程中不受光照的影響（預防非晴天氣）。整個干化系統中主要設備包括全自動污泥攤曬機、溴化鋰熱泵、風幕墻、暖氣片、除濕風機機等。其中污泥攤曬裝置起到至關重要的作用，該套裝置可實現污泥的翻曬與收集一體化，同時操作簡單、自動化程度較高、使用壽命長。

圖1　某市污泥處理工藝流程圖

圖2　污泥攤曬裝置（俯視圖）

如圖2污泥攤曬裝置設置在污泥干化場地左右兩側的行走軌道上，將污泥攤曬機置于行走軌道始端，并將污泥加入污泥攤曬裝置上的料斗內，然后，控制攤曬機沿行走軌道運行，在運行的同時，料斗中的螺旋輸送機將污泥輸送至料斗的出料口，并且沿著攤曬機運行的方向鋪撒污泥，攤曬機下方的翻板在電機的作用下轉動，使翻板與水平面呈鈍角的一側端面朝向沿攤曬機行走方向的右前方，在攤曬機行走過程中翻板逐漸將鋪撒的污泥向右側攤開。

待攤曬機運行到軌道終端時，攤曬機下方的翻板在電機的作用轉動，使翻板與水平面呈鈍角的一側端面朝向沿攤曬機行走方向的左前方，控制攤曬機向行走軌道始端運行，繼續將鋪撒的污泥向右側攤開，如此循環往復，最終將污泥均勻鋪設在污泥鋪設場地上。在污泥攤曬的同時，根據污泥的干化情況，調整翻板至合適角度，自動均勻翻動污泥，在此過程中污泥的含水量逐漸降低，待污泥均勻鋪設在污泥鋪設場地上，裝置停止運行一段時間，只需3天左右即可將污泥含水率降至30%。

出泥段：在干化室的另一側（圖2下側）設置凹槽，在凹槽中裝有皮帶輸送機，干化合格的污泥在攤曬機的作用下會落入凹槽中。干化的污泥可在凹槽簡單存放，當達到一定量時，開啟輸送機，將污泥貯存或者直接外輸處理。

4.4運行結果

進泥含水率：60%，出泥含水率：30%，處理量：125t/d。具體運行參數見表3。

表3　太陽能干化運行參數

5　結語

（1）與其他太陽能干化技術項目，本系統不受天氣的影響，同時整套系統處于封閉狀態，不會對環境造成二次污染。（2）太陽能干化室中，污泥攤曬裝置可實現污泥的攤曬與收運，完全實現自動化，同時操作簡單、自動化程度較高、使用壽命長。（3）整套系統將污泥含水率降至30%，減量化明顯，利于后期的運輸與利用，具有較高的環境效益和經濟效益。

[1]European Commission,DG Environment.Disposal and Recycling Routes for Sewage Sludge[M],Office for official Publications ofthe European Communities,Luxembourg,2001.

[2]Chen.G.,Yue.P.L.,Mujumdar,A.S..Sludge dewatering and drying [J].DryingTechnol,2002,20(4-5):883-916.

[3]王雁河,張書廷.剩余污泥干化技術的研究進展與發展方向[J].污染防治技術,2007,20(3):51-53.

[4]王釗.北京污水處理廠污泥干化處理工藝選擇的探討[J].市政技術,2004,22(6):20-25.

[5]楊小文,杜英豪．國外污泥干化技術進展[J].給水排水,2002, 28(2):35-36.

[6]Trevor Bridle.污泥的熱處理技術:邁向新世紀的有機廢棄物管理與利用策略[C].南京：有機廢棄物管理與利用國際學術研討會論文集,2000.

[7]張辰,王國華,孫曉.污泥處理處置技術與工程實例[M].北京:化學工業出版社,2006,15(3):209-210.